Aquest text fou publicat originàriament el 14 de febrer del 2020. El torno a publicar després d’haver estat esborrat d’acord amb la versió que tenia desada en l’ordinador
Radioastronomia: El setembre del 2018 comentàvem la recerca de Breakthrough Listen sobre la font d’esclats ràpids de radioones FRB 121102. Ens deien llavors que l’únic FRB conegut amb recurrències era FRB 121102. Gràcies al projecte CHIME/FRB sabem d’altres FRB recurrents. La recurrència d’aquest fenomen, ni que sigui en alguns casos, descartaria que es tractés d’un esdeveniment cataclísmic, i d’ací l’interès que tenen per als interessats en cosmosociologia. Ara bé, la recurrència d’aquests FRB sembla esporàdica, amb moments de més activitat en ocasions, però sense un patró regular. Hom ha cercat l’existència de períodes d’activitat en diferents escales temporals, des de mil·lisegons fins a setmanes. Els científics de CHIME/FRB, recentment, han comunicat han detectat a FRB 180916.J0158+65 una periodicitat de 16,35 ± 0,18 dies. Com el seu nom indica, aquesta font fou identificada el 16 de setembre del 2018, i es trobaria a la galàxia espiral SDSS J015800.28+654253.0, a una distància de 150 megaparsecs. Aquesta periodicitat la deriven de la detecció de 28 esclats entre el 16 de setembre del 2018 i el 30 d’octubre del 2019. Els esclats arriben en una finestra de fase de 4 dies, amb cicles que mostren múltiples esclats o cicles que no en mostren cap. Els investigadors de CHIME/FRB creuen que aquests resultats indiquen un mecanisme de modulació periòdica, bé sigui de la pròpia emissió d’esclats, o de processos externes d’amplificació o absorció.
El radiotelescopi interferomètric CHIME (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment) es troba al Dominion Radio Astrophysical Observatory (DRAO) a Kalenden (British Columbia).
La Col·laboració CHIME/FRB
En la col·laboració CHIME/FRB trobem investigadors de la University of British Columbia, del DRAO, de la McGill University, de la University of Toronto, del National Radio Astronomy Observatory, del Perimeter Institute, de la WVU i del MIT. Alguns dels seus membres han participat en el desenvolupament, construcció o gestió del telescopi CHIME i de l’instrument CHIME/FRB, així com de l’anàlisi de les dades generades. En l’estudi sobre FRB 180916.J0158+65 també s’han utilitzat dades de l’European Very-long-baseline-interferometry Network (EVN) i del Radiotelescopi Effelsberg, que han estat analitzades per K. Nimmo, J. W. T. Hessels, B. Marcote, Z. Pleunis, A. Keimpema, F. Kirsten i R. Karuppusamy. D. Z. Li és l’autor corresponsal d’aquest treball, la darrera actualització del qual data del 13 de febrer.
La caracterització dels esclats de radioones es fa amb mesures de dispersió i models d’espectres dinàmics. La rellevància de la periodicitat és comprovada amb el test χ2 de Pearson. El fet que el seguiment de l’objecte pel CHIME només es pogués fer durant 12 minuts cada dia, obliga a fer correccions. Pel que fa a l’EVN, entre el 28 d’agost del 2018 i el 30 de setembre del 2019 hi hagué una observació acumulada de 64 hores. Des del Radiotelescopi Effelsberg, es realitzà una observació continuada de 17,6 hores entre el 29 i el 30 d’octubre del 2019.
FRB 180916.J0158+65
La col·laboració CHIME/FRB ha descobert des del 2018 vuit fonts d’esclats ràpids de radioones de caràcter recurrent. Un d’aquests és FRB 180916.J0158+65, un objecte que es troba en una regió astrogènica d’una galàxia espiral massiva amb un desplaçament al vermell de 0,0337±0,0002, que fa pensar que se situa a uns 149 megaparsecs de distància de la nostra pròpia galàxia. Aquesta distància pot semblar enorme, però la immensa majoria de FRB es troben a distàncies molt superiors.
Entre el setembre del 2018 i el novembre del 2019, l’equip CHIME/FRB ha detectat 28 esclats de FRB 180916.J0158+65, la qual cosa el converteix en la font més activa de les vuit descobertes recentment.
La periodicitat de FRB 180916+J0158+65
Els temps baricèntrics d’arribada dels 28 esclats han estat plegats en diferents períodes que van de 1,57 dies a 62,8 dies. S’observa un pic a 16,35 ± 0,18 dies, que té un nivell de confiança de 5σ. Els altres pics detectats són harmònics, com per exemple 32,7 dies (el segon pic més prominent).
Com a control negatiu s’emprà una selecció aleatòria de temps d’arribada d’esclats de FRB 180916.J0158+65, i també una selecció aleatòria de polsos dels radiopulsars detectats per CHIME/FRB. En aquests controls no es detecta ni periodicitat de 16,35 dies ni cap altre període significatiu.
La utilització d’altres tècniques estatístiques diferents de la χ2 de Pearson també indiquen la presència de periodicitat de 16,35 dies (test H i transformació discreta de Fourier).
Les observacions de CHIME/FRB es limitaven a 12 minuts diaris, la qual cosa pot donar lloc a degeneracions de freqüència. Per això s’ha recorregut a una observació continuada de 3,5 hores el 19 de juny del 2019 feta per l’EVN, i una observació de 17,6 hores del 29-30 d’octubre del 2019 feta pel telescopi Effelsberg.
El mecanisme dels esclats ràpids de radioones
En el cas de les fonts repetitives de FRB s’observen trets morfològics complexos, com ara un ample de banda de 100-200 MHz en diferents freqüències centrals, amb amplades temporals de l’ordre de mil·lisegons o de centèsimes de segon.
El període de 16,35 dies de FRB 180916.J0158+65 podria explicar per un moviment orbital, és a dir un estel o un objecte compacte que orbitaria al voltant d’aquesta font. Com que aquesta font es troba en la perifèria d’una galàxia espiral, i no pas en el bulb central, és poc probable que aquest objecte compacte fos un forat negre supermassiu, però no es poden descartar forats negres de masses més reduïdes. Un sistema binari explicaria el cicle d’esclats a través de vent estel·lar o d’interaccions magnètiques o mareals. També podrien haver efectes de propagació en un sistema binari format per un estel de neutrons i un company que interactués a través de vent estel·lar o d’un disc planetari, generant fenòmens d’eclipsi o de lent gravitatòria.
Alternativament, la repetició d’esclats podria deure’s a un objecte compacte solitari, a través d’un motor central de magnetar. La periodicitat podria respondre a la rotació d’aquest magnetar. Ara bé, els magnetars coneguts a la nostra galàxia tenen períodes de rotació inferiors a 12 s. La precessió d’un polsar podria generar un període llarg.
Els científics de CHIME/FRB confien que observacions addicional, tan en termes d’intensitat com de polarimetria, i fetes no tan sols en la banda de les ones de ràdio sinó en tot l’espectre electromagnètic, ajudarien a descartar alguns dels models proposats. D’altra banda, tenen la intenció d’aplicar aquestes anàlisi a noves FRBs que mostrin repetitivitat per veure si troben periodicitats semblants.
Lligams:
– Periodic activity from a fast radio burst source. The CHIME/FRB Collaboration, M. Amiri, B. C. Andersen, K. M. Bandura, M. Bhardwaj, P. J. Boyle, C. Brar, P. Chawla, T. Chen, J. F. Cliche, D. Cubranic, M. Deng, N. T. Denman, M. Dobbs, F. Q. Dong, M. Fandino, E. Fonseca, B. M. Gaensler, U. Giri, D. C. Good, M. Halpern, J. W. T. Hessels, A. S. Hill, C. Höfer, A. Josephy, J. W. Kania, R. Karuppusamy, V. M. Kaspi, A. Keimpema, F. Kirsten, T. L. Landecker, D. A. Lang, C. Leung, D. Z. Li, H. -H. Lin, B. Marcote, K. W. Masui, R. Mckinven, J. Mena-Parra, M. Merryfield, D. Michilli, N. Milutinovic, A. Mirhosseini, A. Naidu, L. B. Newburgh, C. Ng, K. Nimmo, Z. Paragi, C. Patel, U. -L. Pen, T. Pinsonneault-Marotte, Z. Pleunis, M. Rafiei-Ravandi, M. Rahman, S. M. Ransom, A. Renard, P. Sanghavi, P. Scholz, J. R. Shaw, K. Shin, S. R. Siegel, S. Singh, R. J. Smegal, K. M. Smith, I. H. Stairs, S. P. Tendulkar, I. Tretyakov, K. Vanderlinde, H. Wang, X. Wang, D. Wulf, P. Yadav, A. V. Zwaniga (2020).
